Вы когда-нибудь сталкивались с неисправностями гидравлических систем? За последние два десятилетия своей работы я заметил, что 60% отказов гидравлических систем вызваны тем, что трубы для подачи жидкости были сделаны некачественно. Правильная гидравлическая труба - это не просто компонент.
Что такое гидравлические трубы? Гидравлические трубы - это носители для транспортировки гидравлического масла и точной передачи энергии. Обычно они изготавливаются из бесшовные прецизионные стальные трубы и могут выдерживать высокое давление. С их помощью в основном соединяются насосы, клапаны, цилиндры, приводы и т. д.
Двадцатилетний опыт работы в этой отрасли научил меня понимать важность трубопроводов в гидравлических системах. Какими бы совершенными ни были гидравлические цилиндры, клапаны и насосы, их производительность ограничивается гидравлическими трубами.
Как часто говорят специалисты по сердечно-сосудистым заболеваниям: "Ваша жизнь зависит от самого хрупкого кровеносного сосуда". Гидравлические трубы похожи на кровеносные сосуды в человеческом теле, и то же самое верно в гидравлической сфере. Трубопроводы в гидравлической системе играют не вспомогательную роль, а определяют успех или неудачу системы.
Какой тип труб используется для гидравлики?
Если вы когда-нибудь видели, как гидравлическая система выходит из строя из-за неправильного выбора трубопровода, я видел, как целые производственные линии останавливались из-за того, что кто-то использовал неправильный материал труб.
Для трубопроводов гидравлических систем в основном используются бесшовные конструкционные трубы. Среди них наибольшей популярностью пользуются холоднотянутые трубы из углеродистой стали. По сравнению со сварными трубами, бесшовные конструкции более стабильны и безопасны. Хотя сварные трубы относительно недороги, сварные концы склонны к растрескиванию под высоким давлением, что представляет собой угрозу безопасности.
В 2018 году я посетил небольшое машиностроительное предприятие во Вьетнаме. Они использовали гидравлические трубы из несоответствующих материалов. Через полмесяца использования фитинги лопнули, что привело к опасным утечкам и дорогостоящим простоям. Выбор правильной трубы - это не только технический вопрос, но и вопрос безопасности и затрат.
Какие 2 типа сортов труб можно использовать для гидравлических трубопроводов?
В реальных условиях эксплуатации производители, которые экономят на трубах, приводят к сбоям в работе оборудования. Например, в условиях высокого давления выбирается труба низкого стандарта, что приводит к отказу всей гидравлической системы.
Существует две основные марки гидравлических труб:
Точная холоднотянутая бесшовная стальная труба (например, ASTM A179/A179M или EN 10305) и гидравлические трубы высокого давления (например, ASTM A519 или EN 10297).
Первый обеспечивает точное соответствие размеров для стандартных применений, а второй - превосходную прочность при высоком давлении для систем свыше 5 000 PSI.
Например, я понимаю:
Для сельскохозяйственных машин, большинство из которых имеют давление ниже 4000 PSI, использование точных холоднотянутые бесшовные трубы достаточно. Высокие допуски точности обеспечивают правильную установку. Гладкая внутренняя поверхность позволяет снизить сопротивление.
Но для тяжелой строительной техники рекомендуется использовать гидравлические трубы, более устойчивые к высокому давлению. Такие трубопроводы требуют большего количества этапов обработки и тщательных испытаний. Обеспечивают более высокую точность размеров и механическую прочность. Они дороже, но безопасны в использовании, имеют низкий процент отказов и позволяют сэкономить деньги в долгосрочной перспективе.
Существуют значительные различия в процессе производства труб разных марок. Стандартные прецизионные трубы обычно формируются с помощью технологии холодной вытяжки, используя пресс-формы для растяжения металла с целью достижения заданного размера; трубы высокого давления требуют более сложных процедур обработки, включая снятие напряжения и различные процессы термообработки, чтобы оптимизировать микроструктуру материала.
Многие покупатели также упускают из виду ключ к положительной сертификации материалов. Я обычно напоминаю клиентам, что они могут попросить завод предоставить сертификат завода, а прецизионные гидравлические трубы должны иметь сертификат IATF 16949. На рынке действительно много некачественной продукции, и я видел, как на рынок поступает слишком много поддельных труб с поддельными спецификациями. Например, однажды я общался с крупным производителем оборудования, который был вынужден отозвать партию из 50 устройств из-за проблем с трубами, предоставленными поставщиком, во время реальной эксплуатации.
Кроме того, при выборе материалов необходимо учитывать условия окружающей среды. Требования к непосредственному давлению не высоки, но если оборудование должно находиться в коррозионной среде в течение длительного времени, необходимо улучшить характеристики коррозионной стойкости.
В чем разница между гидравлическим шлангом и трубой?
Спор о шлангах и трубах возникает почти в каждом проекте, по которому я консультирую. В прошлом месяце клиент настаивал на использовании всех труб для мобильного экскаватора, а потом удивлялся, почему система постоянно ломается.
Гидравлические трубы - это жесткие металлические трубки, обеспечивающие максимальное давление и долговечность для стационарных систем, а гидравлические шланги - это гибкие каналы из эластомеров и армирующих элементов, обеспечивающие перемещение между компонентами. Трубы обеспечивают более высокое давление и долговечность, в то время как шланги позволяют регулировать положение машины и изолировать вибрации.
При проектировании гидравлических систем выбор жестких и мягких труб должен учитывать множество факторов. Я принимал участие в проектировании гидравлических систем, от простых сельскохозяйственных машин до высоконагруженного инженерного оборудования, и разработал практический метод принятия решений.
Если к системе предъявляются высокие требования по пропускной способности, стабильности потока или сроку службы, жесткие трубы обычно являются лучшим выбором. Их жесткая структура может поддерживать герметичность системы в условиях высокого давления, высокой температуры или вибрации, снижая риск утечки. Это можно понять следующим образом: Гидравлические жесткие трубы - это как главная магистраль системы, обеспечивающая стабильные и эффективные каналы для транспортировки жидкости.
Шланг играет роль "подвижного соединения" в гидравлической системе. Шланг может использоваться в качестве соединения для обеспечения работы различных частей механического оборудования. Например, между трактором и его навесным оборудованием или между кабиной и стрелой экскаватора. Такая комбинация со шлангом позволяет лучше взаимодействовать с механическим оборудованием.
Для получения дополнительной информации о гидравлических шлангах см. "Гидравлические шланги"
При проектировании гидравлических систем существует значительная разница в структуре между трубой и шлангом. Стандартная гидравлическая труба имеет интегрированную бесшовную стальную структуру. Толщина стенки всей трубы равномерна и постоянна. Гидравлические шланги представляют собой слоистые композитные структуры, обычно состоящие из трех слоев: внутренней трубки из синтетического каучука, среднего армирующего слоя (проволочной оплетки или спирального слоя) и внешнего защитного слоя.
Прецизионные трубы могут выдерживать более высокое давление, некоторые из них выдерживают рабочее давление свыше 700 бар. При этом гладкая внутренняя стенка значительно снижает сопротивление жидкости, сводя к минимуму потери энергии и проблемы с выделением тепла. Отличная теплопроводность, обеспечиваемая металлическими материалами, помогает отводить тепло и охлаждать гидравлическое масло.
Конечно, у шлангов есть и свои преимущества. Хорошая гибкость позволяет им эффективно поглощать механические вибрации и колебания давления, защищая ключевые компоненты, такие как корпус насоса. В сложном оборудовании преимущество гибкости шланга очевидно, и во многих случаях он позволяет быстро заменить его на месте без использования специальных инструментов.
Из десятилетий полевого опыта я понял, что в лучших системах оба компонента используются стратегически. Один из клиентов-производителей сократил количество гарантийных претензий к оборудованию на 30% после того, как мы перепроектировали систему так, чтобы использовать жесткие трубопроводы для основных линий давления и высококачественные шланги только там, где гибкость была абсолютно необходима.
Какова стандартная отделка труб для гидравлики?
Во время посещения завода гидравлические трубы часто ржавели. Причиной проблемы является не материал, а дефекты процесса обработки поверхности, что приводит к недостаточной способности трубы к защите от загрязнения.
Внутренняя поверхность должна обеспечивать гладкость и шероховатость поверхности (＜1,6um). Обеспечить снижение сопротивления жидкости. Обработка наружной поверхности гидравлических труб обычно гальванизированный, фосфатирование, окрашивание распылением и кислотное травление для предотвращения коррозии.
Инженеры часто упускают из виду истинную ценность процесса обработки поверхности труб гидравлической системы. Даже различия в обработке поверхности на микронном уровне могут повлиять на надежность и производительность всей гидравлической системы.
Если обработка внутренних стен не соответствует стандартам, запускается целая серия цепных реакций:
- Ухудшение гидродинамических характеристик и возникновение турбулентности
- Эффективность передачи энергии в системе значительно снижается
- Накопление тепла при трении вызывает ненормальное повышение температуры масла
- Микроскопические дефекты поверхности становятся местами скопления загрязнений
- Риск локальной коррозии значительно возрастает
Для достижения идеальной внутренней отделки гидравлических труб требуется ряд тонких технологических операций. После волочения или прокатки высококачественные гидравлические трубы подвергаются тщательному процессу очистки. Специальные трубы также нуждаются в обработке травлением или механической полировкой, чтобы внутренняя стенка достигла наилучшего состояния.
Метод обработки внешней поверхности трубок должен определяться в зависимости от фактических потребностей. Если труба находится в закрытом помещении с постоянной температурой, требуется только простая очистка и обработка антикоррозийным маслом. Это обеспечивает безопасность хранения и облегчает последующий монтаж.
Но для более суровых условий работы, таких как гальванизация, это хороший выбор. Оно лучше справляется с общей коррозионной средой. Если же условия работы особенно суровые, то стоит обратить внимание на покрытие из эпоксидной смолы.
В процессе прецизионной обработки обработка конца трубы особенно важна. Все надрезы должны быть ровными и квадратными, а края - тщательно зачищены. Это обеспечит герметичность соединительных деталей и предотвратит попадание загрязнений в трубу при сборке. Я часто подчеркиваю команде, что надежность гидравлических систем часто отражается в контроле этих деталей.
Заключение
Гидравлические трубы - это герои за сценой. При выборе необходимо учитывать уровень давления, реальные условия работы и состояние окружающей среды. Выбираете ли вы бесшовные стальные трубы или гибкие шланги, правильный материал и хорошее качество являются важными факторами, определяющими стабильность системы.
